特許 6807777 プラズマ処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6807777

(24)【登録日】2020年12月10日

(45)【発行日】2021年1月6日

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20201221BHJP

   C23C 16/505 20060101ALI20201221BHJP

【ＦＩ】

   H05H1/46 L

   C23C16/505

【請求項の数】31

【外国語出願】

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-38127(P2017-38127)

(22)【出願日】2017年3月1日

(65)【公開番号】特開2017-157560(P2017-157560A)

(43)【公開日】2017年9月7日

【審査請求日】2020年3月2日

(31)【優先権主張番号】1603581.8

(32)【優先日】2016年3月1日

(33)【優先権主張国】GB

(73)【特許権者】

【識別番号】512221197

【氏名又は名称】エスピーティーエス テクノロジーズ リミティド

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ポール ベネット

【審査官】 右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開平5-171470（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平9-120957（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表2003-502822（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表2006-524422（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2010-98174（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2013-191593（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第2009/142016（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｈ １／４６

Ｃ２３Ｃ １６／５０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１つ又は複数の壁部を具備しているチャンバーであって、前記チャンバーの前記壁部の一部が電極構造体であり、前記電極構造体が、金属材料から形成されておりそして誘導結合プラズマ源の一次巻線として作用するように構成されている、チャンバー；及び
誘導結合プラズマ源の一次巻線として前記電極構造体を作動させる電気信号を供給して、誘導結合プラズマを前記チャンバーの内部で保持する、電気信号供給デバイス
を具備している、基材をプラズマ処理するためのプラズマ処理装置。

【請求項2】

前記電極構造体が、一巻き構造である、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記電極構造体が、前記チャンバーの周囲に一巻きを形成している単一の非連続的なバンドである、請求項２に記載の装置。

【請求項4】

前記電極構造体が、前記チャンバーの周囲に一巻きを形成している、複数の離間しているバンドセグメントを具備している、請求項２に記載の装置。

【請求項5】

前記バンドセグメントが、誘電体から形成されているチャンバー壁部の部分によって離間している、請求項４に記載の装置。

【請求項6】

前記バンドセグメントが、前記電気信号供給デバイスと並列に接続されている、請求項４又は５に記載の装置。

【請求項7】

前記バンドセグメントが、それらの中央部でアースしている、請求項４〜６のいずれか一項に記載の装置。

【請求項8】

前記基材支持体に近接している前記電極構造体の下部領域が、前記下部領域中に一次電流の流路が形成されることを防止する１つ又は複数の不連続部を具備している、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。

【請求項9】

前記不連続部が、前記電極構造体に形成されているスロットである、請求項８に記載の装置。

【請求項10】

前記電極構造体における各々のバンドセグメントの前記下部領域が、不連続部を具備している、請求項４〜７のいずれか一項に従属するときの請求項８又は９に記載の装置。

【請求項11】

前記金属材料が金属である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。

【請求項12】

前記電極構造体が、前記チャンバーの内側に直接連通している、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。

【請求項13】

前記電極構造体が、少なくとも１つのチャンバー壁部を通じて、前記チャンバー壁部の外表面から内表面まで延在している、請求項１２に記載の装置。

【請求項14】

前記チャンバーの内部に位置している基材支持体を更に具備している、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。

【請求項15】

前記基材支持体上に前記基材を装填するための装填機構を更に具備している、請求項１４に記載の装置。

【請求項16】

前記電極構造体により構成されていない１つ又は複数の前記チャンバー壁部の残りの部分が、１つ又は複数の誘電体から形成されている、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の装置。

【請求項17】

前記電極構造体を冷却するための冷却システムを具備している、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の装置。

【請求項18】

前記冷却システムが、前記電極構造体中に形成されている流路を具備し、冷却流体が前記流路を通って流れることを可能としている、請求項１７に記載の装置。

【請求項19】

前記電極構造体を有する単一のチャンバーを具備している、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の装置。

【請求項20】

プラズマ源として作用する前記電極構造体を有する第一のチャンバー、及び内部でプラズマ処理を行う１つ又は複数の更なるチャンバーを具備している、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の装置。

【請求項21】

前記第一のチャンバーが、ラジカルの源として作用し、そして前記プラズマ処理が、ラジカルに基づくプラズマ処理である、請求項２０に記載の装置。

【請求項22】

前記電気信号供給デバイスが、前記電極構造体を作動させるＲＦ電気信号を供給する、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の装置。

【請求項23】

請求項１に記載の装置を提供する工程；及び
電気信号を前記電極構造体に供給して、前記電極構造体を誘導結合プラズマ源の一次巻線として作動させ、それによって、チャンバーの内部で誘導結合プラズマを保持して、前記プラズマ処理を行うために用いる工程
を含む、基材をプラズマ処理する方法。

【請求項24】

前記プラズマ処理を行って、前記装置の内部に配置されている基材を処理する、請求項２３に記載の方法。

【請求項25】

前記基材が、半導体基材又はフラットパネルである、請求項２４に記載の方法。

【請求項26】

前記プラズマ処理が、半導体処理技術である、請求項２３〜２５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項27】

前記プラズマ処理が、チャンバー洗浄処理である、請求項２３に記載の方法。

【請求項28】

前記装置が、プラズマ源として作用する前記電極構造体を有する第一のチャンバー、及び内部でプラズマ処理を行う１つ又は複数の更なるチャンバーを具備している、請求項２３〜２７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項29】

前記第一のチャンバーが、前記プラズマ処理のために用いるラジカルの源である、請求項２８に記載の方法。

【請求項30】

前記プラズマ処理が、ＣＶＤ処理である、請求項２９に記載の方法。

【請求項31】

前記ＣＶＤ処理が、ＣＶＤエピタキシーである、請求項３０に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プラズマ処理装置に関する。本発明は、関連するプラズマ処理の方法にも関する。

【背景技術】

【0002】

多くの工業用途は、プラズマを用いて活性種、例えばイオン、電子、原子、分子及びラジカルを生み出し、処理要求を満足することに関与している。頻繁に、反応速度を上昇させるため、より高い電流密度で操作する必要性が存在する。半導体又はフラットパネル処理におけるプラズマ源の広く用いられているタイプの１つは、誘導結合プラズマ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ：ＩＣＰ）反応器である。典型的には、ＲＦ電力は、外部から配置されているアンテナ、コイル又はバンドに印加され、誘電性のコンテナ又はウィンドウを通した処理チャンバーへのエネルギーの誘導結合をもたらす。適切なガス又はガス混合物は、比較的低い圧力で処理チャンバーに導入され、そしてガス放電が生み出される。図１ａ及びｂは、先行技術のＩＣＰ設計の例を示している。図１ａ及びｂはいずれも、誘電体の円筒状の本体部、ＲＦ供給点１２、１４及び同調キャパシタ２０を有する処理チャンバー１０を示している。図１ａは、チャンバー１０の誘電体部の周囲に外部から配置されている二巻きのＩＣＰコイル１６を示している。図１ｂは、チャンバー１０の誘電領域の周囲に外部から配置されている一巻きのＩＣＰコイルを示している。従来の誘電体の比較的乏しい熱伝導性のため、このタイプのシステムの熱の除去が問題となり得る。向上した熱特性を有するより進歩した誘電体を用いることが可能である。進歩した誘電体の一例は、ＡｌＮである。しかしながら、これらの進歩した材料は、高価であり、更には設計の制限をもたらし、それによって多くの用途におけるそれらの使用が制限される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明は、少なくとも幾つかのその実施態様において、上述の問題及び必要性に対処する。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の第一の側面に従い、
１つ又は複数の壁部を具備しているチャンバーであって、チャンバーの壁部の一部が電極構造体であり、電極構造体が、金属材料から形成されておりそして誘導結合プラズマ源の一次巻線として作用するように構成されている、チャンバー；及び
誘導結合プラズマ源の一次巻線として電極構造体を作動させる電気信号を供給して、誘導結合プラズマをチャンバーの内部で保持する、電気信号供給デバイス
を具備している、基材をプラズマ処理するためのプラズマ処理装置を提供する。

【0005】

金属の電極構造体は、比較的冷却することが容易であるという利点を有している。このことは、高電力操作、高圧操作、及び高熱荷重のうちの少なくとも１つを、新種の材料、例えばＡｌＮから形成された熱的に堅固な誘電性チャンバー壁部の使用を必要とすることなく得ることを可能とすることができる。

【0006】

電極構造体は、一巻き構造であることができる。

【0007】

電極構造体は、チャンバーの周囲に一巻きを形成している単一の非連続的なバンドであることができる。

【0008】

代替的には、電極構造体は、複数の離間しているバンドセグメントを具備していてよい。バンドセグメントは、チャンバーの周囲に一巻きを形成していてよい。バンドセグメントは、誘電体から形成されているチャンバー壁部の部分によって離間していてよい。

【0009】

バンドセグメントは、電気信号供給デバイスと並列に接続されていてよい。これは、装置の操作のために各々のセグメントに印加しなければならない電圧の高さを低減させる。これは、電極構造体の供給点の周囲の電気的結合の抑制を支援する。

【0010】

任意の適切な数のバンドセグメントを用いることができる。幾つかの実施態様においては、電極構造体は、２〜６個のバンドセグメントを具備している。

【0011】

バンドセグメントは、それらの中央部でアースしていてよい。これは、印加した電圧に関連するスパッタリング又は他の望ましくない影響を最小限にすることを支援することができる。

【0012】

電極構造体の下部領域は、上記下部領域中に一次電流が生成することを防止する１つ又は複数の不連続部を具備していてよい。不連続部は、電極構造体に形成されているスロットであることができる。不連続部は、誘電体で充たされていてよい。

【0013】

電極構造体が複数の離間しているバンドセグメントを具備している実施態様においては、電極アレイにおける各々のバンドセグメントの下部領域は、不連続部を具備していてよい。

【0014】

不連続部は、一次電流の経路を分断する作用をすることができる。これは、電流を電極構造体の上部領域でのみ循環させる。結果として、プラズマを電極構造体の上部領域に閉じ込めることができる。金属の電極構造体は、比較的冷却することが容易である。これは、プラズマが万一電極構造体を越えて広がった場合に起こり得る、装置の他の領域の望ましくない加熱を回避する。

【0015】

電極構造体は、コイルであることができる。コイルは、一巻き構造であることができる。

【0016】

金属材料は、アルミニウム等の金属であることができる。

【0017】

典型的には、電極構造体は、チャンバーの内側に直接連通している。これは、一次巻線（電極構造体）が二次巻線（誘導結合プラズマ）に近接しているため、あらゆる変圧器作用漏れインダクタンス（ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ａｃｔｉｏｎ ｌｅａｋａｇｅ ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ）を低減させる。これは、より効率的な結合をもたらす。更なる利点は、より広範囲の電力及び圧力条件にわたってプラズマで動作することが可能である点である。典型的には、電極構造体は、少なくとも１つのチャンバー壁部を通じて、チャンバー壁部の外表面から内表面まで延在している。

【0018】

チャンバーは、上部、本体部及び下部を具備していてよい。電極構造体は、本体部に配置されていてよい。本体部は、概して円筒状であることができる。本体部は、上部セクション、中央セクション及び下部セクションを具備していてよい。電極構造体は、中央セクションに配置されていてよい。上部及び下部セクションは、誘電体から形成されていてよい。

【0019】

装置は、基材支持体を具備していてよい。基材支持体は、装置によりプラズマ処理される基材を支持する。基材支持体は、チャンバーの内部に位置していてよい。代替的には、基材支持体は、更なるチャンバーの内部に位置していてよい。装置は、基材支持体上に基材を装填するための装填機構を更に具備していてよい。

【0020】

基材支持体は、平坦な基材、例えば半導体ウェハー又はフラットパネル基材を支えるように構成されていてよい。

【0021】

典型的には、電極構造体により構成されていない１つ又は複数のチャンバー壁部の残りの部分は、１つ又は複数の誘電体から形成される。任意の適切な誘電体、例えばセラミック、アルミナ、又は石英を用いることができる。

【0022】

装置は、電極構造体を冷却するための冷却システムを更に具備していてよい。冷却システムは、電極構造体中に形成されている流路を具備し、冷却流体が流路を通って流れることを可能とすることができる。これは、非常に直接的な手法で電極構造体の有意な冷却を得る非常に便利な方法である。

【0023】

装置は、電極構造体を有する単一のチャンバーを具備していてよく、又は、装置は、多数のチャンバーを具備していてもよい。

【0024】

多数のチャンバーの場合、装置は、プラズマ源として作用する電極構造体を有する第一のチャンバー、及び内部でプラズマ処理を行う１つ又は複数の更なるチャンバーを具備していてよい。

【0025】

装置は、プラズマ処理のために用いるイオン及びラジカルの一方又は両方の源として構成することができる。

【0026】

電気信号供給デバイスは、電極構造体を作動させるＲＦ電気信号を供給することができる。

【0027】

最初にプラズマを衝突させるため、追加の電気信号を電極構造体に印加してもよい。追加の電気信号は、ＲＦ電気信号、ＡＣ電気信号又はＤＣ電気信号であることができる。追加の電気信号は、補助的な電気信号供給デバイスを用いて印加することができる。追加の電気信号は、電源とアースとの間で印加することができる。電極構造体が複数の離間しているバンドセグメントを具備している実施態様においては、隣接するバンドセグメントは、追加の電気信号の交互の極性を用いて給電することができる。

【0028】

ＲＦ電気信号は、広域フィルタリングにより結合することができる。

【0029】

本発明の第二の側面に従い、
本発明の第一の側面に係る装置を提供する工程；及び
電気信号を電極構造体に供給して、電極構造体を誘導結合プラズマ源の一次巻線として作動させ、それによって、チャンバーの内部で誘導結合プラズマを保持して、プラズマ処理を行うために用いる工程
を含む、基材をプラズマ処理するための方法を提供する。

【0030】

プラズマ処理を行って、装置の内部に配置されている基材を処理することができる。装置は、基材支持体を具備していてもよい。これらの実施態様においては、方法は、基材支持体上に基材を装填する工程を含むことができる。しかしながら、基材支持体が存在している必要はなく、そして基材は、異なる方法でチャンバー内に配置することができる。プラズマ処理は、基材上にフィーチャ又はコーティングを形成することができる。

【0031】

基材は、半導体基材であることができる。半導体基材は、半導体ウェハー、例えばケイ素ウェハーであることができる。

【0032】

プラズマ処理は、半導体処理技術であることができる。基材は、このように処理することに適した任意の基材であることができる。半導体処理技術は、基材上に既に存在している半導体フィーチャを処理することができ、又は、半導体処理技術は、基材に新たなフィーチャを堆積させることができる。半導体処理技術は、エッチング技術、又は堆積技術、例えばプラズマ強化化学気相成長（ＰＥ−ＣＶＤ）であることができる。堆積技術は、ミクロン厚及びサブミクロン厚の膜を堆積させるために用いることができる。

【0033】

基材は、フラットパネル、例えばＬＣＤフラットパネルであることができる。

【0034】

基材は、金属から形成されていてもよく、又は金属から形成されている処理すべき表面を有していてもよい。プラズマ処理は、基材上にコーティングを形成することができる。コーティングは、窒化物コーティングであることができる。

【0035】

基材は、工具部品であることができる。

【0036】

プラズマ処理は、チャンバー洗浄処理であってよい。

【0037】

プラズマ処理は、プラズマ中で生成するイオン及びラジカルの一方又は両方を用いてよい。

【0038】

装置は、多数のチャンバーを具備していてよい。装置は、プラズマ源として作用する電極構造体を有する第一のチャンバー、及び内部でプラズマ処理を行う１つ又は複数の更なるチャンバーを具備していてよい。第一のチャンバーは、ラジカルの源を提供することができる。プラズマ処理は、ラジカルに基づく（ｒａｄｉｃａｌ ｂａｓｅｄ）プラズマ処理であることができる。ラジカルは、Ｆ、Ｎ、Ｏ又は任意の他の適切なラジカル種であることができる。プラズマ処理は、更なるチャンバーの洗浄、又は更なるチャンバー中に配置された基材の処理であることができる。更なるチャンバー中に配置された基材の処理は、ＣＶＤ処理を含むことができる。ＣＶＤ処理は、ＣＶＤエピタキシーであることができる。

【0039】

上記に本発明を説明しているが、本発明は、上に明示した又は以下の説明、図面若しくは特許請求の範囲に記載の特徴の任意の発明の組合せに及ぶものである。例えば、本発明の第一の側面に関して記載した任意の特徴は、本発明の第二の側面と組み合わせて開示されてもいるものであり、逆もまた同様である。

【0040】

本発明に従い、装置及び方法の幾つかの実施態様を、添付図面を参照しながらこれから説明しよう。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1】図１は、（ａ）二巻き及び（ｂ）一巻きの先行技術のＩＣＰ処理装置を示している。

【図2】図２は、本発明の装置の第一の実施態様の断面図である。

【図3】図３は、ＲＦ源と接続されている、図１のチャンバーの一部の斜視図である。

【図4】図４は、（ａ）バンドセグメント設備の上方斜視図及び（ｂ）本発明の装置の第二の実施態様の上方斜視図を示している。

【図5】図５は、図４（ａ）のバンドセグメント設備への電気的接続を示している。

【図6】図６は、電極構造体の更なる実施態様を示している。

【図7】図７は、本発明の装置の第三の実施態様を示している。

【図8】図８は、本発明の装置の第四の実施態様を示している。

【発明を実施するための形態】

【0042】

図２は、本発明のプラズマ処理装置の第一の実施態様を示しており、概して１００で表している。装置１００は、チャンバー１０２を具備しており、チャンバー１０２は、チャンバーの上部１０２ａに配置されている適切なガス注入口１０４を有する。チャンバー１０２は、概して円筒状の本体部１０２ｂを更に具備している。本体部１０２ｂは、上部誘電体部１０２ｃ、下部誘電体部１０２ｄ及び電極構造体１０２ｅを具備しており、電極構造体１０２ｅは、上部及び下部の誘電体セクション１０２ｃ、ｄの間に配置されている。本体部１０２ｂは、ウェハーを装填するスロット１０６を有する基部セクション１０２ｆと、適切なポンプ設備、例えばターボ分子ポンプにつながっている真空ラインに接続することができるポンピングポート１０８とを更に具備している。チャンバーの内側１０２は、プラテン１１０を収納しており、プラテンの上に基材、例えばウェハーを装填する。プラテン１１０は、図１に示すように、基材を支えるためにより低い位置にある。プラテン１１０は、次いでその後、プラズマ処理の開始の前に高い位置に上昇させられよう。プラテン１１０は、静電チャック等の任意の適切な形態であってよい。基材の締結の他の形態、例えば機械的締結を、所望により利用できよう。本技術分野において周知であるように、幾つかのプラズマ処理操作とともに、プラテン１１０に電気バイアス信号、例えばＲＦバイアス信号を印加することが望ましいことがある。プラテンは、公知の手段を用いて加熱することができる。

【0043】

チャンバーの本体部１０２ｂ、並びに上部誘電体セクション１０２ｃ、下部誘電体セクション１０２ｄ及び電極構造体１０２ｅのそれぞれは、概して円筒状である。上部及び下部の誘電体セクション１０２ｃ、ｄは、適切な誘電体、例えばセラミック又は石英から形成されている。電極構造体１０２ｅは、適切な金属材料、例えばアルミニウムから形成されている。

【0044】

図３は、上部及び下部の誘電体セクション１０２ｃ、ｄ並びに電極構造体１０２ｅを具備している積重体の斜視図である。表現を簡単にするため、装置１００の他の要素は、図３に示していない。図３は、電極構造体１０２ｅへの電気的接続も示している。より具体的には、電極構造体１０２ｅは、供給点１３２、１３４を通してＲＦ電源１３０と電気的接続している。キャパシタ１３６は、供給点１３２、１３４を横断して接続されている。キャパシタ１３６は、ＲＦ電源１３０により与えられる作動周波数に電極構造体１０２ｅを整調させる。ＲＦ電源１３０により提供されるＲＦ電気信号の周波数は、１３．５６ＭＨｚ、２ＭＨｚ又は任意の他の好都合な周波数であることができる。周波数の整調を用いて、電力及び圧力条件の範囲にわたる整合を与えることができる。整合は、ＰＩ若しくはＬのネットワーク又は変圧器を用いて達せられる。電極構造体１０２ｅは、チャンバー自体の部品を構成しており、かつチャンバーの内側１０２の内部で誘導結合プラズマを生み出すための一巻き構造のＩＣＰプラズマ源をも構成している、非連続的なバンドの形態であることがわかる。一巻きの電極構造体１０２ｅは、チャンバーの本体部の外周に完全には延在することができないことを、当業者は認識する筈である。

【0045】

代わりに、電極構造体の一方の周方向端部を、他の周方向端部から隔てている、誘電分断部（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｂｒｅａｋ）１３８を提供する。誘電分断部は、任意の便利な誘電体で作られていてよい。典型的には、誘電分断部は、上部及び下部の誘電体セクション１０２ｃ、ｄを形成している誘電体と同一の誘電体で作られている。典型的には、電極構造体は、チャンバー１０２の外周の過半の周囲に延在している。例えば、電極構造体は、チャンバーの周囲部の約３２０°以上で延在していてよく、そして誘電分断部は、チャンバーの周囲部の約４０°以下で延在していてよい。

【0046】

図２及び３に記載した装置は、図１に関して上記で説明したタイプの先行技術のＩＣＰ源とは根本的に異なるＩＣＰ源を利用していることが認識されよう。特に、本発明のＩＣＰ源は、チャンバー壁部自体をＩＣＰ源の一次巻線として利用している。したがって、一次巻線は、チャンバーの内部の誘導結合プラズマ自体に近接している。これは、より効率的な結合及び広範囲の電力／圧力操作形態をもたらす。高電力、高圧、及び／又は高熱荷重での操作も可能である。

【0047】

プラズマの最初の衝突は、電源とアースとの間で簡単に印加できる追加のＲＦ、ＡＣ、又はＤＣポテンシャルを用いて促進することができる。チャンバー内のより低いガス圧を用いて、プラズマの点火を促進することも可能である。プラズマが衝突した後には、より高い操作圧力を基材の処理のために用いることができよう。図４ａ及び４ｂは、本発明の第二の実施態様を示している。図４ａは、ＩＣＰ源の部品として用いることができる別の一巻き構造である、円筒状の電極構造体１４０を示している。一巻きの電極構造体１４０は、複数の離間しているバンドセグメント１４０ａ、ｂ、ｃ、ｄを具備している。隣接するバンドセグメントは、比較的薄い誘電分断部１４２により隔てられている。誘電分断部は、誘電体、例えばセラミック又は石英から形成されていてよい。しかしながら、比較的厚い接着剤の層を用いて、有意な絶縁を提供し、そして電極構造体の構造的な完全性を維持することができる。各々のバンドセグメントは、ＲＦ源への施すべき電気的接続を与える、バンドセグメント内に形成されている開口部１４４を有する。追加的に、各々のバンドセグメントは、冷却液を供給する冷却システムへの接続を可能とする、開口１４６を具備している。バンドセグメントは、バンドセグメントの内部での冷却液の循環を可能とする、内部流路（図示せず）を更に具備している。図４ｂは、上部誘電体セクション１４８と下部誘電体セクション１５０との間に挿入されている、図４ａのバンド電極構造体１４０を示している。図４ｂに示した３部の円筒状構造体は、図３に示した設備と類似していることが認識される筈である。図４ｂに示した構造体は、図２に示したタイプのチャンバーの部品として用いることができる。図４ｂで示しているものはまた、ＲＦ供給ライン１５２、及び隣接するバンドセグメントと関連しているＲＦ供給ラインを横断して接続されている同調キャパシタ１５４である。水冷接続部１５６も、図４ｂに示している。水冷接続部は、図４ａに示した開口１４６と動作接続している。

【0048】

図５は、ＲＦ電源（図示せず）からの供給点１５８、１５９を経由したＲＦ電力によって、図４に示したバンドセグメントを作動させるために用いることができる電気回路を示している。バンドセグメント１４０ａ〜ｄは、隣接するバンドセグメントを横断して接続されている同調キャパシタ１５４と並列に接続されている。並列に接続されているＮ個のセクションを用いることは、印加した電圧をファクターＮによって低減させる。これは、誘電分断部及び供給点の周囲での電気的結合を抑制する点で有利であることができる。しかしながら、バンドセグメントを直列に作動させることも可能である。１つの誘電抑制部を有する一巻きをキャパシタンスで整調した場合、Ｎ個のバンドセグメントを具備している構造体については、各誘電体は、ＣＮによって整調される。図４及び５に示した設備においては、Ｎは４である。Ｎの他の値が可能である。高いＮ値によれば、インピーダンスは、５０オーム未満であることができる。この場合、典型的なジェネレーターからのステップダウンが必要となる可能性がある。４つのセグメント設備において、印加される電圧は、一巻きのチャンバー壁部に給電するために用いられる電圧と同等である。これらの実施態様においては、インピーダンスは、より効率的な整合を可能とする５０オームに適度に近いことができる。高度に循環している電流は、壁部及び同調キャパシタを通してのみ流れる。

【0049】

上記のとおり、プラズマの衝突は、電源とアースとの間で簡単に印加される追加のＲＦ、ＡＣ又はＤＣ電位を用いることにより促進することができる。複数のセグメントを有する電極構造体の場合、プラズマを衝突させるために用いる追加の電源の交互の極性を用いて隣接するセグメントに給電することが可能である。印加した電圧に関連するスパッタリング及び他の望ましくない作用を最小限にするため、バンドセグメントは、それらの中央部でアースしていてよい。セグメントの選択的なアースは、プラズマの衝突を促進するためにも用いることができる。

【0050】

プラズマは、図４及び５に示した装置を用いて生み出される。電極構造体のおおよその寸法は、直径約７０ｍｍ、高さ３０ｍｍであり、６．３５ｍｍ厚さのアルミニウムのバンドセグメント壁部（内径約５７ｍｍ）を有していた。誘電体セクション１４８、１５０は、石英から形成されており、外径７０ｍｍ及び高さ約５０ｍｍを有していた。エポキシを用いて、構成部分を結合させて、真空シール及び絶縁を与えた。典型的な処理条件は、約３ｓｌｐｍのＮ_２、圧力１０Ｔｏｒｒであり、１．３ｋＷＲＦを（１３．６５ＭＨｚで）用いた。これらの条件及び構成は、単純に典型例であり、多くの他の変形態様が可能であることが理解される筈である。多くの典型的な操作条件の下では、チャンバー中で形成されたプラズマは、下流に（すなわち基材支持体及びポンピングポートに向かって）飛んでいくことが理解されている。これは、プラズマが電極構造体の下流端で形成されることをもたらす。これは次いで、上部誘電体セクションよりも下部誘電体セクションを熱的に圧迫する可能性がある。図６は、電極構造体の更なる実施態様を示しており、概して１６０で表している。電極構造体１６０は、下部誘電体セクションのこの望ましくない熱負荷を低減させることができる。電極構造体１６０は、誘電分断部１６２により隔てられている４個のバンドセグメント１６０ａ−ｄを具備している。各々のバンドセグメントは、その下部、すなわちポンピングポートに最も近い各々のバンドセグメントの領域において形成されている、不連続部を有する。図６に示すように、不連続部１６４は、長手方向により長く延在しているスロットであることができるが、他の設備が可能である。不連続部は、誘電体で充たされていてもよいが、代わりに不連続部中に物質が配置されていなくてもよい。不連続部は、バンドセグメントを通した一次電流の流路を分断するために作用する。これは、一次電流がバンドセグメントの上部においてのみ循環することをもたらす。これは、プラズマをバンドセグメントの上部領域にのみ閉じ込めて、使用時に、プラズマに関連する熱負荷が高い領域が主に金属の電極構造体の内部に残存するようにすることをもたらすことができる。これは、例えば冷却液に基づくシステムを用いて、金属の電極構造体を冷やすことが容易であるために有利である。

【0051】

電極構造体は、任意の便利な手段により、例えば接着剤、フランジ、Ｏリング、又は他の手段により、上部及び下部の誘電体セクションに接続されていてよい。原理上は、進歩した堆積技術を用いて形成された単一構造を提供することが可能である。

【0052】

多数のチャンバーを具備している本発明の装置を提供することも可能である。図７は、本発明のプラズマ処理装置の第三の実施態様を示しており、概して１７０で表している。装置は、第一のチャンバー１７２及び第二のチャンバー１７４を具備している。上記に明示した原理に従い、第一のチャンバー１７２は、誘導結合プラズマ源の一次巻線として作用するように構成されている、電極構造体を具備している。第一のチャンバー１７２は、第二のチャンバー１７４にラジカルを供給するためのプラズマ源として作用する。第一のチャンバー１７２は、遮断弁１７６を経由して第二のチャンバー１７４と連結している。第二のチャンバー１７４は、ポンピングポート１７８、プラテン１８０及びシャワーヘッド設備１８２を具備している。プラテン１８０は、ウェハー１８４を支持している。シャワーヘッド１８２は、適切な処理ガスを第二のチャンバー１７４中に導入する。処理ガスは、遮断弁１８８を具備しているガス供給システム１８６により供給される。装置１７０は、ＰＥ−ＣＶＤツールとして機能することができる。図７に示されている設備は、第二のチャンバー１７４の洗浄のために特に有用である。チャンバー１７４自体にプラズマが供給された場合、シャワーヘッド１８２又はプラテン１８０を電気的に作動させることにより、イオン衝撃が生じ、それによって典型的にはチャンバーの部品を一定時間すり減らす。図７に示した２つのチャンバー設備を提供することにより、第一のチャンバー１７２が、第二のチャンバー１７４に有意な濃度のイオンを到達させることなく、第二のチャンバー１７４にラジカル種を供給することが可能である。この方法においては、急速で低損傷な洗浄を提供することができる。洗浄処理の間、ウェハー１８４は、チャンバー中に存在していなくてもよい。二酸化ケイ素又は窒化ケイ素を洗浄する場合には、フッ素ラジカルを用いることができるだろうが、他のラジカルの供給も可能である。

【0053】

図８は、本発明のプラズマ処理装置の第四の実施態様を示しており、概して１９０で表している。装置１９０は、第一のチャンバー１９２及び第二のチャンバー１９４を具備している別の多数のチャンバー設備である。図７に示している設備と同様に、第一のチャンバー１９２は、誘導結合プラズマ源の一次巻線として作用するように構成されている、電極構造体を具備している。第一のチャンバーは、遮断弁１９６を経由して第二のチャンバー１９４へとラジカルを供給するプラズマ源として作用する。第二のチャンバー１９４は、ポンピングポート１９８を具備している。図８に示している実施態様においては、部品２００、例えば工具部品を、第二のチャンバー１９４中に適切に配置する。第一のチャンバー１９２により供給されるラジカルは、所望の方法で部品２００の表面を改質するために用いる。例えば、部品２００は、プラズマで処理して窒化物コーティングを提供した金属ドリルビットであることができる。また、第一のチャンバー１９２が、ラジカルの源を提供して、任意の有意なイオン衝撃なしにプラズマ処理が生じるようにすることができる点が有利である。任意の適切なラジカル種、例えば窒素又は酸素ラジカルを用いることができよう。図８に示した装置１９０は、イオン衝撃が望まれないラジカルに基づくプラズマ処理の他の形態を提供するために用いることができよう。例えば、このタイプの装置を、エピタキシャルＣＶＤにおいて用いることができる。（非常に配向性である傾向がある）イオンは、結晶の成長における転移及び欠陥を引き起こす可能性があるために望まれない。更なる利点は、エピタキシャルＣＶＤ処理の温度を低減させることができる点である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】